【摘要】：淡水水體的富營(yíng)養(yǎng)化和氣候變暖引起的有害藍(lán)藻水華已經(jīng)成為了全球嚴(yán)重的環(huán)境問題之一。藍(lán)藻水華可導(dǎo)致一系列水環(huán)境問題的發(fā)生,如降低水體溶解氧,影響水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)、飲用水供應(yīng)及休閑娛樂用水。最嚴(yán)重的是,有害藍(lán)藻水華產(chǎn)生的次生代謝物(藻毒素和藻源異味物質(zhì)等)對(duì)水生生物、牲畜及人類有極大的危害。山西省水資源嚴(yán)重匱乏,省內(nèi)河流屈指可數(shù),其中最大且最長(zhǎng)的河流是汾河。在維持山西生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民生活中起著不可估量的作用。汾河太原河段處于汾河流域的中段。隨著工業(yè)發(fā)展和城市人口的迅速膨脹,水體富營(yíng)養(yǎng)化日益嚴(yán)重,導(dǎo)致水質(zhì)開始惡化。2011年8月,汾河太原段暴發(fā)了大規(guī)模的藍(lán)藻水華,被污染的水域長(zhǎng)達(dá)數(shù)公里,其后每年都會(huì)發(fā)生不等面積的水華。因此,控制藻類的大量生長(zhǎng)和繁殖,消除頻繁出現(xiàn)的有害藍(lán)藻水華,成為了一個(gè)亟待解決的環(huán)境問題。2012 2016年,本課題組對(duì)汾河太原段水體中的浮游植物及水華優(yōu)勢(shì)種進(jìn)行了鑒定,首次發(fā)現(xiàn)產(chǎn)藻毒素和藻源異味物質(zhì)種類。為了控制水華,研究了環(huán)境友好型的控藻方法及抑藻機(jī)理,主要的研究結(jié)果如下:(1)2012 2016年,通過對(duì)采集樣品的觀察,共鑒定出浮游植物202種,隸屬于7門72屬,區(qū)系組成主要以綠藻、硅藻和藍(lán)藻為主。隨著季節(jié)和年份的變化,浮游植物物種總數(shù)呈現(xiàn)上升的趨勢(shì),尤其是藍(lán)藻、綠藻和硅藻。每年采集的樣品中都會(huì)發(fā)現(xiàn)新出現(xiàn)的物種,并且數(shù)量也在不斷上升。汾河太原河段浮游植物細(xì)胞密度呈現(xiàn)高度的時(shí)空異質(zhì)性,并且在年內(nèi)各個(gè)季度分配不均,5月份汾河太原河段10個(gè)采樣點(diǎn)的浮游植物平均細(xì)胞密度為68.85×106 74.00×106 cells L-1,7月份浮游植物平均細(xì)胞密度為194.57×106 226.70×106 cells L-1和10月份浮游植物平均細(xì)胞密度為45.63×106 63.00×106 cells L-1。隨著年份的變化,藻類的細(xì)胞密度呈現(xiàn)上升的趨勢(shì),并且藍(lán)藻以絕對(duì)優(yōu)勢(shì)呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。這5年中,10個(gè)采樣點(diǎn)共發(fā)現(xiàn)浮游植物優(yōu)勢(shì)種6門19種。其中藍(lán)藻門種類占42.11%,其次為綠藻門種類,占21.05%,其它門優(yōu)勢(shì)種類相對(duì)較少。但是每年的5月份,躋汾橋和南中環(huán)橋段都會(huì)出現(xiàn)裸藻水華,而每年的7 9月份,各采樣點(diǎn)都會(huì)出現(xiàn)面積不等的微囊藻水華,并且是不同種的微囊藻形成優(yōu)勢(shì)種。各采樣點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)種呈現(xiàn)高度的時(shí)空異質(zhì)性,并且在年內(nèi)各個(gè)季度變化較大。通過形態(tài)和分子生物學(xué)結(jié)合的手段,對(duì)發(fā)生水華的優(yōu)勢(shì)種進(jìn)行了鑒定,結(jié)果表明,5月份發(fā)生的裸藻水華,優(yōu)勢(shì)種為血紅裸藻(Euglena sanguinea)。而7 9月份發(fā)生的微囊藻水華,優(yōu)勢(shì)種為銅綠微囊藻(Microcystis aeruginosa)、挪氏微囊藻(Microcystis novacekii)和惠氏微囊藻(Microcystis wesenbergii)。(2)本研究首次發(fā)現(xiàn)汾河太原河段水體中的微囊藻產(chǎn)毒素和異味物質(zhì)。分離純化得到的8株微囊藻中有5株含有微囊藻毒素合成相關(guān)基因mcyA、mcyD和mcyE,且均為產(chǎn)毒微囊藻,但是其產(chǎn)毒素濃度較低。TY001、FH0003、FH0004、FH0006和FH0007產(chǎn)毒素濃度分別為59.76±5.32、36.54±3.06、39.19±2.09、32.09±2.08和36.46±3.02 pg/108cells。分離純化的微囊藻揮發(fā)性異味物質(zhì)的檢測(cè)結(jié)果表明,8株微囊藻中有6株(TY001、FH0002、FH0003、FH0004、FH0005和FH0006)可產(chǎn)生明顯的異味。經(jīng)過嗅味判斷及與常見異味種類標(biāo)準(zhǔn)品的比對(duì),確定這6株微囊藻產(chǎn)生的異味物質(zhì)主要為β-環(huán)檸檬醛(β-cyclocitral),其他三類淡水水體常見的藻源異味物質(zhì)(Geosmin,2-MIB和β-紫羅蘭酮)均未檢出。(3)連苯三酚同其它化感物質(zhì)一樣,對(duì)銅綠微囊藻生長(zhǎng)有一定的抑制作用。首先,藻膽體降解相關(guān)基因nblA表達(dá)量的上升可能引起PBS降解蛋白的增加,導(dǎo)致光合效率下降。其次,Fv/Fm、PIABS和PICS等葉綠素?zé)晒鈪?shù)均顯著降低,綜合說明銅綠微囊藻完整的光合作用性能受到了破壞。同時(shí),也表明連苯三酚對(duì)銅綠微囊藻的光合抑制是極其重要的機(jī)理。連苯三酚可以明顯抑制細(xì)胞生長(zhǎng)甚至使細(xì)胞致死,是能有效控制和消除銅綠微囊藻水華的化感物質(zhì)。更進(jìn)一步的研究中,可探索更多的化感抑制機(jī)理,尋求更高效的化感抑藻物質(zhì)來控制有害藍(lán)藻水華。(4)連苯三酚可明顯上調(diào)銅綠微囊藻TY001的氧化脅迫應(yīng)答相關(guān)基因prx、ftsH、grpE和fabZ,DNA修復(fù)相關(guān)基因recA和gyrB的相對(duì)表達(dá)量。同時(shí),氧化脅迫明顯提高了細(xì)胞內(nèi)3種關(guān)鍵的抗氧化酶(SOD、POD和CAT)含量,活性氧(ROS)的大量增加引起脂質(zhì)過氧化反應(yīng)發(fā)生,從而導(dǎo)致丙二醛(MDA)含量上升。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,連苯三酚對(duì)銅綠微囊藻TY001有明顯的抑制作用,氧化損傷和DNA損傷是重要的致毒機(jī)理。更重要提出的是,微囊藻毒素合成基因(mcyB和mcyD)和氮吸收相關(guān)基因(ntcA)的表達(dá)量及微囊藻含量明顯提高。進(jìn)一步的研究中需要發(fā)現(xiàn)更多的化感物質(zhì)和更加深入的抑藻機(jī)理,控制和消除有害藍(lán)藻水華。(5)5,4'-二羥基黃酮(5,4'-dihydroxyflavone,5,4'-DHF)對(duì)銅綠微囊藻TY001有明顯的抑制作用。5,4'-DHF脅迫可明顯提高細(xì)胞內(nèi)的ROS水平,同時(shí),prx基因和抗氧化酶(SOD、POD和CAT)的含量也明顯上升。但是隨著處理時(shí)間的增長(zhǎng),prx基因的表達(dá)量明顯下降,抗氧化酶系統(tǒng)受到損傷,而ROS水平持續(xù)增高,抗氧化酶不能清除過量的ROS,導(dǎo)致細(xì)胞生理平衡受到破壞。從而,引起了脂質(zhì)過氧化反應(yīng)和MDA含量的增加,fabZ基因的表達(dá)量也明顯下降,細(xì)胞膜也受到了極大的損傷。5,4'-DHF脅迫下,recA基因的表達(dá)量明顯下降,可能銅綠微囊藻TY001的DNA受到了損傷。5,4'-DHF降低了psbA基因的表達(dá)量,光合作用中的電子傳遞和能量轉(zhuǎn)移受到破壞,光合效率大大降低。5,4'-DHF沒有提高微囊藻毒素合成基因mcyB基因的表達(dá)量,可能微囊藻毒素的合成量也會(huì)顯著降低。以上結(jié)果表明,光合抑制、氧化損傷和DNA損傷是5,4'-DHF對(duì)銅綠微囊藻抑制的主要機(jī)理。5,4'-DHF是一種環(huán)境友好且抑藻效率高的化感物質(zhì),可應(yīng)用于控制銅綠微囊藻水華。
【圖文】：

圖 1.1 汾河流域 原河段 意圖Fig. 1.1 The schematic diagram of Taiyuan region of the Fenhe River汾河太原河段（圖 1.1）處于汾河流域的中段，全長(zhǎng)大約 30 公里，貫穿太原

汾河原河段水華現(xiàn)象Fig.1.2WaterbloomsoftheTaiyuanregionofFenheRiver
【學(xué)位授予單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：X52;X173

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉紅濤,李杰,席宇,趙以軍,薛樂勛;銅離子對(duì)銅綠微囊藻生長(zhǎng)及生理的影響[J];鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版);2004年01期

2 卜艷珍;李效宇;張榜軍;;河南省某水庫銅綠微囊藻的生長(zhǎng)及毒性測(cè)定[J];水利漁業(yè);2007年06期

3 林必桂;楊柳燕;肖琳;曾巾;;賴氨酸抑制銅綠微囊藻生長(zhǎng)的機(jī)理研究[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);2008年04期

4 吳湘;楊肖娥;韓志萍;王趁義;葉金云;;銅綠微囊藻對(duì)漂浮栽培植物去除氮磷效應(yīng)的影響[J];水土保持學(xué)報(bào);2010年06期

5 劉輝;吳同華;楊利平;周鳳霞;曾清如;;銅綠微囊藻的分子研究進(jìn)展[J];激光生物學(xué)報(bào);2010年04期

6 全水清;丁佳波;侯延鵬;;銅綠微囊藻越冬與復(fù)蘇研究[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2011年05期

7 王壽兵;許博;楊天翔;陳彥斌;樊正球;;九種中藥植物提取物對(duì)銅綠微囊藻生長(zhǎng)的影響[J];復(fù)旦學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年05期

8 江林燕;江成;周偉;何義亮;;水體擾動(dòng)對(duì)銅綠微囊藻生長(zhǎng)影響的規(guī)律及原因[J];環(huán)境化學(xué);2012年02期

9 連民,劉穎,俞順章;氮、磷、鐵、鋅對(duì)銅綠微囊藻生長(zhǎng)及產(chǎn)毒的影響[J];上海環(huán)境科學(xué);2001年04期

10 張民,史小麗,蔣麗娟,楊柳燕,高光,秦伯強(qiáng);兩種外源性磷及振蕩對(duì)銅綠微囊藻(Microcystis aeruginosa)生長(zhǎng)的影響[J];應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào);2002年05期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 崔莉鳳;方群;趙碩;;銅綠微囊藻與混合藻生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)比較分析[A];2010中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集(第三卷)[C];2010年

2 楊佳;王經(jīng)潔;鮮U_鳴;錢新;;銅綠微囊藻(Microcystis aeruginosa)與惠氏微囊藻(Microcystis wesenbergii)間化感作用的初步研究[A];中國(guó)第五屆植物化感作用學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

3 張樹林;;中草藥對(duì)銅綠微囊藻的抑制作用及機(jī)理的初步研究[A];中國(guó)第五屆植物化感作用學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

4 郝赤;閻春仙;R.M.Wilkins;C.Rajenderan;;銅綠微囊藻毒素LR提取的研究[A];全國(guó)生物防治暨第八屆殺蟲微生物學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要集[C];2000年

5 趙瑋;艾鷹;畢永紅;胡征宇;;溫度、光照、營(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)銅綠微囊藻光合固碳作用的影響[A];中國(guó)藻類學(xué)會(huì)第八次會(huì)員代表大會(huì)暨第十六次學(xué)術(shù)討論會(huì)論文摘要集[C];2011年

6 上官小亞;洪喻;胡洪營(yíng);;白蠟落葉酸化降解液對(duì)銅綠微囊藻生長(zhǎng)的影響[A];農(nóng)業(yè)環(huán)境與生態(tài)安全——第五屆全國(guó)農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2013年

7 鮮U_鳴;;產(chǎn)毒與非產(chǎn)毒藍(lán)藻間的相互作用[A];中國(guó)第六屆植物化感作用學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要集[C];2013年

8 楊柳燕;鐘寰;秦伯強(qiáng);肖琳;蔣麗娟;;底泥和銅綠微囊藻的磷遷移[A];第二屆全國(guó)環(huán)境化學(xué)學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)論文集[C];2004年

9 秦朝陽;劉雪華;趙金博;;不同磷濃度培養(yǎng)條件下銅綠微囊藻高光譜特征研究[A];2011中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（第一卷）[C];2011年

10 段靜波;劉文清;張玉鈞;王志剛;肖雪;王歡博;;環(huán)境影響因子對(duì)銅綠微囊藻生長(zhǎng)和產(chǎn)毒的影響[A];中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)大會(huì)摘要集[C];2011年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前2條

1 宋長(zhǎng)太;藍(lán)藻難找 養(yǎng)魚才好[N];湖南科技報(bào);2004年

2 泗陽縣裴圩鎮(zhèn)政府 周道山 張福君;裴圩鎮(zhèn)抑藻凈水養(yǎng)殖獲得成功[N];江蘇農(nóng)業(yè)科技報(bào);2009年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 王捷;汾河太原河段水華藻及生物源物質(zhì)抑藻機(jī)理研究[D];山西大學(xué);2017年

2 劉輝;金魚藻和水綿抑制銅綠微囊藻的機(jī)理研究[D];湖南農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

3 孫朋飛;溶藻菌與絮凝技術(shù)處理銅綠微囊藻的研究[D];浙江大學(xué);2016年

4 武峗;女貞子浸提液對(duì)銅綠微囊藻化感抑制作用與機(jī)理的研究[D];安徽大學(xué);2017年

5 張樹林;中草藥對(duì)銅綠微囊藻的抑制作用及機(jī)理研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2011年

6 陳衛(wèi)民;亞硝酸鹽對(duì)銅綠微囊藻生理特性的影響[D];南開大學(xué);2009年

7 孔峗;溶藻菌分離鑒定、溶藻特性及作用機(jī)理研究[D];浙江大學(xué);2013年

8 任晶;UV/H_2O_2對(duì)銅綠微囊藻抑制特性及其對(duì)微囊藻毒素降解機(jī)理研究[D];復(fù)旦大學(xué);2011年

9 郝赤;銅綠微囊藻毒素對(duì)棉鈴蟲和菜青蟲的殺蟲活性及機(jī)制的研究[D];山西農(nóng)業(yè)大學(xué);2005年

10 鄭賓國(guó);輻照技術(shù)對(duì)藍(lán)藻生長(zhǎng)的抑制機(jī)理研究[D];南京大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 余游;稀土釹、釔對(duì)銅綠微囊藻生長(zhǎng)和生理特性影響研究[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);2009年

2 江林燕;擾動(dòng)對(duì)銅綠微囊藻生長(zhǎng)的影響[D];上海交通大學(xué);2012年

3 朱金余;不同培養(yǎng)條件對(duì)產(chǎn)毒銅綠微囊藻和不產(chǎn)毒銅綠微囊藻生長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)的影響[D];浙江大學(xué);2012年

4 郝中n\;十種常見藥用植物對(duì)銅綠微囊藻生長(zhǎng)抑制效果的研究[D];揚(yáng)州大學(xué);2013年

5 洪旭鷺;有機(jī)農(nóng)藥對(duì)淡水水生生物毒性效應(yīng)研究[D];南京信息工程大學(xué);2015年

6 李婷;不同磷條件下高溫脅迫對(duì)銅綠微囊藻生長(zhǎng)的影響及恢復(fù)研究[D];南京信息工程大學(xué);2015年

7 魯男;環(huán)境因子對(duì)銅綠微囊藻生長(zhǎng)及產(chǎn)毒的影響研究[D];遼寧大學(xué);2015年

8 陳識(shí)文;外加碳源對(duì)銅綠微囊藻生長(zhǎng)及養(yǎng)殖水體水質(zhì)的影響[D];長(zhǎng)江大學(xué);2015年

9 宋濤;一株氣單胞菌胞外物質(zhì)對(duì)銅綠微囊藻生理生化特性的影響[D];山東大學(xué);2015年

10 崔晗;兩種混合抗生素對(duì)銅綠微囊藻的生物效應(yīng)和作用機(jī)理[D];山東大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：2604054